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傅嫈惠最新Neuron发文:真的有这种“只需要很少睡眠”的基因?!

2019/8/29 10:06:06??????点击:

近年来昼夜节律遗传学研究成为了热点研究,但是对于在睡眠中发挥作用的其他类型基因,尤其是那些调节我们身体所需睡眠的基因,知之甚少。

最近,一组研究人员通过分析一个家庭成员(需要的睡眠时间明显少于平均水平),发现了一种新基因,他们认为这种基因会直接影响到人体的睡眠时间。

这一研究发现公布在8月28日Neuron杂志上。领导这项研究的是美国科学院院士傅嫈惠,和加州大学旧金山分校神经学家Louis Ptá?ek。

Ptá?ek表示,“我们对睡眠了解的非常少,但睡眠对于我们非常重要,普通人三分之一的时间都花在这个上面。这项研究是一个激动人心的新领域,它使我们能够分析大脑中电路的复杂性,以及导致睡眠和觉醒的不同类型的神经元。”

傅嫈惠和Ptá?ek研究分析了几个家族,他们的睡眠时间只需要6个小时,而针对这个家族,研究人员发现了一个名为ADRB1的基因,在遗传连锁研究和全外显子组测序研究中,他们发现了这种新颖且非常罕见的突变。

破译基因突变作用的第一步就是在试管中研究其蛋白质。 “我们想确定这些突变是否会导致与野生型相比的功能改变。结果我们发现这个基因编码?1-肾上腺素能受体,而这个蛋白的突变体版本稳定性较差,改变了受体的功能。这表明它可能在大脑中产生功能性后果,”傅嫈惠说。

之后,研究人员在携带突变基因的小鼠中进行了大量实验。他们发现这些小鼠平均睡眠时间比普通小鼠少55分钟。 (该基因的人类比平均时间少两个小时。)进一步的分析表明,该基因在背部脑桥中高水平表达,这是脑干的一部分,涉及潜意识活动,如呼吸和眼球运动,以及睡眠。

此外,他们还发现该区域的正常ADRB1神经元不仅在清醒期间更活跃,而且在REM(快速眼动)睡眠期间也更活跃。然而,这种神经元在非快速眼动睡眠期间保持安静。同时研究人员发现突变神经元比正常神经元更活跃,可能导致短暂的睡眠行为。

“另一种我们确认蛋白质作用的方法是使用光遗传学,”傅嫈惠解释说,“当我们使用光来激活ADRB1神经元时,小鼠立即从睡眠中醒来。”

Ptá?ek承认使用小鼠研究睡眠的一些局限性。比如小鼠表现出与人类不同的睡眠模式,包括睡眠碎片模式,而不是在单个连续时期。 “但是,研究人类睡眠也具有挑战性,因为睡眠既是一种行为,也是生物学的一种功能,”他说,“我们喝咖啡,熬夜,做其他违背我们自然生物倾向的事情。”

研究人员计划研究ADRB1蛋白在大脑其他部位的功能。他们还在寻找其他家族可能更重要的其他基因。 “睡眠很复杂,我们不认为大脑中有一个基因或一个区域告诉我们的身体睡觉或醒来。这只是许多部分中的一个。”

傅嫈惠补充说,这项工作最终可能会用于开发新型控制睡眠和觉醒的药物。“睡眠是我们做的最重要的事情之一,”她说,“睡眠不足与许多疾病的发病率增加有关,包括癌症,自身免疫性疾病,心血管疾病和阿尔茨海默病。”


原文标题:

A rare mutation of β1-adrenergic receptor affects sleep/wake behaviors